Способ получения слитка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11) В 7/1 4( ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕЛЬС ОРСНО Н Ъ Фщт .Му Платонов,ов а Ленина иго Знамени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Череповецкий. орденордена Трудового Краснометаллургический заводим, 50-летия СССР"Металлургия", 1969, с. 126-130;2. Авторское свидетельство СССРВ 372022, кл, В 22 В 7/12, 1971,(54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКА,включающий п 8 ремешивание жидкой фазысплава в процессе затвердевания путем погружения в прйбыльную часть литейной формы огнеупорной трубы, из которой всасыванием и нагнетанием га-. за выталкивают сплав частотой 30- 150 раз в минуту, о т л н ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества слитка преимущественно из низкоуглеродистых сталей за счет получения плотной бездефектной сердцевины и увеличения производительности процесса, перемешивание жидкой фазы начинают при ЗОХ-ном снижении температуры перегрева центральной части слитка, но не ниже температуры ликвидус и заканчивают при падении уровня сплава в прибьц 1 ьной час-. ти от 1/3 до 1/2 ее высоты.2. Способ по п.1 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что перед началом перемешивания зеркало прибыльной части слитка покрывают утеплителем с тепловыми потерями с поверхности металла 5-10 ккал/кг мф.11Изобретение относится к металлургии и может быть применено при получении стальных слитков, отливаемых в изложницах.Известна заливка металла в изложницы из сталеразливочного ковша косторая происходит последовтельно, т.е. заливают одну изложницу за другой с определенными интервалами во времени. Заливку металла в изложницу производят с определенным технологическим температурным перегревом, который исчезает по мере эатвердевания слитка. Для сохранения тепла в прибыли зеркало металла засыпают ; утеплителем. Так слитки иэ ниэкоуглеродистых марок сталей, имеющие малый интервал кристаллизации (разница между температурой солидуса, когда металл находится уже в твердом состоянии, и температурой ликвидуса, когда металл еще в жидком состоянии, составляет 5-15 С), в процессе затвердевания склонны к транс- кристаллизации и поражаются межкристаллитными трещинами, расположенными по оси слитка. В процессе дальнейшей механической обработки слит" ков ковкой или прокаткой межкристаллитные трещины не завариваются 13.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату к изобретению являетсяспособ получения слитка, включающий перемешивание жидкой фазы сплава в процессе затвердевания путем погружения в прибыльную часть литейной формы огнеупорной трубы, иэ которой всасыванием, нагнетанием газа выталкивают сплав частотой 30-150 раз в минуту 2.К недостаткам известного способа относятся невысокое качество металла и низкая производительность процесса.Цель изобретения - повышение качества слитка преимущественно иэ низкоуглеродистых марок сталей эа счет получения плотной бездефектной сердцевины и увеличение производительности процесса.Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу получения слитка, включающему перемешивание жидкой фазы сплава в процессе эатвердевания путем погружения в прибыльную часть литейной формы огнеупорной трубы, из которой всасыванием и на 48697гнетанием газа выталкивают сплав. частотой 30-150 раз в минутуперемешивание жидкой фазы начинают.при307.-ном снижении температуры пере 5 грева центральной части слитка, ноне ниже температуры ликвидус и заканчивают при падении уровня сплавав прибыльной части от 1/3 до 1/2 еевысоты,10 Перед началом перемешивания зеркало прибыльной части слитка покрывают утеплителем с тепловыми потерями с поверхности металла 5 -/к .м15 Способ осуществляют следующимобразом.Отливка слитков массой 13,1 тпроводится путем подачи металлав изложницу сверху иэ сталеразливоч 20 ного ковша емкостью 100 т, Составраэливаемой стали, Х: углерод до0,01, кремний, марганец, алюминийдо 3, сера 0,020, фосфор, медь,титан до 1.25 Температура металла в изложнице после разливки 1550-.1590 С,Время наполнения тела слитка2-3 мин, время наполнения прибыли1-1,5 мин.1Сразу после отливки опытных слитков зеркало металла в прибыли утепляют люнкеритом с тепловыми потерямис поверхности металла 5-10 ккал/кг.м.Разливка металла производится их35 сталеразливочного ковша через стопорную пару или шиберный затвор, Послезаполнения изложницы металлом зеркало металла в прибыли засыпают утеплителем с тепловыми потерями с поверх40 ности металла 5-10 ккал/кг.м.к моменту начала вибрационной обработки.Учитывая, что потери тепла в прибылизависят от многих факторов, сайымважным для осуществления вибрации45,является сохранение поверхностныхслоев металла в жидком виде, котороезависит от потери тепла с зеркаламеталла.Использование утеплителя с тепло 50 ными потерями с поверхности металлав прибыли менее 5 ккал/кг-м 2 нерационально, так как это требует дефицитных дорогостоящих материалов с низкойтеплопроводностью и приводит к удо 55 рожанию производства слитков. Использование утеплителей с тепловыми потерями более 10 ккал/кг м не обеспечивает продолжительную сохранностьзеркала металла в жидком состоянии,затрудняет ввод огнеупорной трубыв полость прибыли, ухудшает тепловую работу прибыли слитка - подпитку тела слитка жидким металлом впроцессе его затвердевания послевибрационной обработки,Утепляющий материал имеет следующий состав, вес7: 1 О Алюминиевый порошокАВП 15-20 3-5 Лузга рисоваяБоксит 12-15 Шамотный порошоклегковесный 40-45 5-7 10-13Плавиковый шлатФерросилиций 20 П р и м е р 1. Выдержка слитка 30 мин после разливки.Падение тепла перегрева при принятых условиях составляет 273, т.е. приблизительно на уровне принятого 5 нижнего предела.Объем центральной зоны слитка, подвергаемый вибрации, ограничивает Перед погружением в прибыль огне.упорную трубу подвергают нагреву.до 1100-1200 ОС в газовой печи.Опытные слитки подвергаются виб 25рационной обработке после различнойвыдержки от конца отливки, котораяопределяется при выборе зоны наиболее благоприятной для применения вибрации и составляет период 30 -120 мин продолжительности кристаллизации слитка, при общей продолжительности кристаллизации тела слиткаоколо 210 мин.Технологическое время отстоя сос.тава с изложницами на комбинате послеЗ 5отливки последнего слитка массой13,1 т составляет 90 мин, продолжительность разливки 45 мин,В описании примеров условно принято, что тепло перегрева исчезает40по прямолинейному (пропорциональновремени) закону, хотя в действительности тепло перегрева слиток теряет по более сложной закономерности..45Частота вибрации 60-110 колебаний ., в минуту при глубине погружения огнеупорной трубы до 500 мм высоты прибыли.50 ся затвердевшей коркой толщинои100-120 мм,За 30 мин, отстоя слитка уровеньметалла в прибыли понижается на50-70 мм, т,е. на 1/8 часть прибыли,Вибрационную обработку слиткаосуществляют до падения уровня вприбыли ниже 1/3 ее высоты, но нениже половины ее высоты, при этомпо секундомеру определяют затратывремени, которые составляют в среднем 15 мин на один слиток,Погружение и извлечение огнеупор-ной трубы в прибыпь при утеплениилюнкеритом производится без затруднений. На зеркале металла настыпейи перехватов затвердевшего металлане наблюдается, эаметаливания огнеупорной трубы не происходит.После прокатки оценка качествапроката производится послиточно путем отбора проб и их травления длявыявления макроструктурыУстановлено, что качество обработанного слитка отвечает всем требованиям ГОСТа, металл осевой частиплотный без межкристаллитных трещини расслоя. Сравнительный слиток,произведенный по известному способу,поражен межкристаллитными трещинами.Однако продолжительность вибрации15 мин на один слиток (при отливкеиз одной плавки 8 слйтков) следуетпризнать неудовлетворительной, таккак на виброобработку всей плавкитребуется 120 мин. Это на 30 минбольше установленного технологического отстоя состава, что можетпривести к задержке разливки следую.щей плавки,При определенных йроизводствен 1ных условиях приведенный вариантспособа получения слитка может бытьприменен, так как отвечает требованиям по улучшению качества отливаемых заготовок.П р и м е р 2. Выдержка слитка 120 мин после разливки.Данная выдержка превышает время отстоя состава со слитками на 30 мин. Такая выдержка слитка является максимальной, при которой тепло перегрева исчезает полностью и центральные объемы металла в слитке находятся при температуре ликвидуса. Это еще не затвердевшая часть слитка и находится в жидком состоянии. Для ее затвердевания необходимо иээтого объема металла выделить скры. -тую теплоту эатвердеванияТолщина затвердевшей корки эа20 мин составляет 220 мм по периметру и вибрационному воздействию 5подвергается объем жидкой фазы диаметром около 200 мм.За 120 мин отстоя уровень металлав прибыли понижается на 250-270 мм,т,е. уже находится в пределах 1/3 - 1 О1/2 высоты прибыли, которые являются предельными для осуществлениявибрационйой обработки слитка,Вибрационную обработку слиткаосуществляют до падения уровня в 15прибыли точно до 1/2 ее высоты. Время, затраченное на обработку, составляет несколько больше минуты(80 с), чем больше продолжительностьвыдержки и, соответственно, потеря 20тепла перегрева, тем меньше временинеобходимо затратить на вибрационную обработку слитка.Погружение и извлечение огнеупорной трубы в прибыль производится 25без затруднений, затвердевания поверхностных слоев металла в прибылине наблюдается, но поверх трубы ивнутри трубы имеется металлический гарнисаж,Дляосуществления вибропроцес- Зоса слитка по данному варианту температуру предварительного разогрева огнеупорной трубы необходимо повышать .Исследование макроструктуры наотобранных пробах от проката показывает, что опытный металл дефектовне имеет и отвечает всем требованиям, предъявляемым к его качеству,Металл сравнительного слитка но известному способу поражен межкристал Олитными трещинами.П р и м е р 3. Выдержка слитковпосле разливки 50 мин.За время выдержки слитка 50 минпотеря тепла перегрева составляет 45около 50 Х.Толщина затвердевшей корки по периметру составляет около 150 мм.Объем центральной зоны слитка,подвергаемый вибрации, описывается 50окружностью с условным диаметром 300 мм.За 50 мин отстоя уровень металлав прибыли понижается на 100-200 мм.Вибрационную обработку осуществляют до паления уровня в прибыли 5ниже 1/3 е высоты, но не ниже 1/2ее высоты, приблизительно 250 ммот уровня налива. Продолжительность обработки одного слитка при этом не превышает 5 минут.После вибрации и извлечения трубы из металла в верхней ее части, на уровне металла в прибыли, фиксируется малый металлический гарнисаж,который исчезает после вибрационнойобработки второго слитка, т,е. послеразогрева огнеупорной трубы металлом, Внутренняя часть трубы от гарнисажа чистая.Вибрационной обработке подвергаются все слитки (8 шт,) одной плавки.Время,.затраченное на виброобработку всех слитков, составляет 40 мин, что в сумме с временем выдержки (50 мин) соответствует технологическому времени отстоя состава со слитками - 90 минИсследование качества металла показывает, что опытный металл отвечает всем предъявленным: к нему требованиям, а металл сравнительного слитка, произведенным известным способом, частично поражен межкристаллитными трещинами.Использование предлагаемого способа получения слитка с использованием вибрационной обработки жидкой фазы затвердевающего металла после определенной выдержки металла в изложнице обеспечит, особенно для слитков иэ низкоуглеродистой стали, по сравнению с существующими способами, получение плотной осевой части :литка, что исключит. такие дефекты металла, как межкристаллитные трещины, усадочные раковины, расслой, и тем самым увеличение выхода годного на 10-157.Использование предлагаемого Способа с утеплителем, обеспечивающим указанные тепловые потери, обеспечивает продолжительное сохранение зеркала металла в прибыли в жидком состоянии, что дает возможность вводить в нрибыль и выводить из прибыли одну и ту же огнеупорную трубу, т.е. многократно ее использовать, обеспечивая тем самым технологичность использования способа вибграционной обработки слитков в производственных условиях (использовать одну установку дпя обработки вибрацией всех разлитых слитков, последовательно один за другим, а не ставить на каждый слиток отлепьнун 1 установку) .